Sistema de detección automática de partículas en suspensión basado en la captación de la radiación electromagnética dispersada por éstas.

Sistema de detección automática de partículas en suspensión basado en la captación de la radiación electromagnética dispersada por éstas.

La presente invención, «Sistema de detección automática de partículas en suspensión basado en la captación de la radiación electromagnética dispersada por éstas», se refiere a un sistema que se utiliza para la detección e identificación de cualquier masa de partículas en suspensión. La detección se realiza mediante la emisión controlada de un haz singular de radiación electromagnética que se dirige contra dicha masa de partículas, que al incidir sobre ésta es dispersada en todas direcciones, de modo que una fracción de esta radiación dispersada llega al propio sistema, y es captada e identificada por el mismo. El emisor del haz de radiación electromagnética y el receptor de la radiación dispersada pueden estar en el mismo lugar o en lugares diferentes.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La solicitud de patente P20 11 00914, efectuada por el mismo autor, hace referencia a un «Sistema de Detección Automática de Incendios Forestales basado en la captación de la radiación electromagnética dispersada por el humo», La presente solicitud de patente pretende mejorar y aumentar las características, capacidades, funcionalidades y prestaciones de la invención descrita en P201100914. Todos y cada uno de los conceptos y características mencionados en la patente P201100914 son de aplicación en la presente solicitud de patente. Se añaden nuevas características y funciones, sin retirar ninguna de las declaradas en P201100914.

La invención presentada en P201100914 posee cierta capacidad para identificar y discriminar las falsas alarmas, basándose en las curvas de dispersión medidas y en las características espaciales y temporales de la Diana. Pero esta capacidad para discriminar falsas alarmas puede mejorarse sustancialmente con el auxilio de otras técnicas, que se pueden incorporar a la invención e integrarse en el funcionamiento y estructura de la misma.

La presente solicitud de patente tiene principalmente por objeto el establecimiento de medidas para evitar y discriminar las falsas alarmas. En la patente P20 1100914 la mayor parte de la tarea de discriminación la hacía una persona del Centro de Control, basándose en las imágenes proporcionadas por la invención. En esta patente se pretende establecer un filtro adicional de discriminación, de forma que no lleguen al Centro de Control aquellas situaciones que puedan clasificarse como falsas alarmas, de forma automática, por la propia invención.

La experiencia con este tipo de sistemas ha demostrado que la Detección se consigue con un alto grado de perfección, siendo éste un proceso extremadamente rápido y fiable. Pero la invención descrita en P201100914 detecta incluso masas de partículas que no representan peligro alguno. Es preciso mejorar la capacidad de discriminación de falsas alarmas. La experiencia también demuestra que la principal fuente de falsas alarmas está relacionada con el agua: nieblas, neblinas, brumas, calimas, llovizna, lluvia fma, lluvia fuerte, granizo, rocío, etc. En estos fenómenos meteorológicos, las gotas y microgotas de agua en suspensión tienen características de partícula que pueden originar una señal de dispersión en la invención, tal y como se describe en P201100914. Simplemente con establecer un procedimiento que permitiera distinguir el agua de otros compuestos, se mejoraría sustancialmente la capacidad de evitar las falsas alarmas, y de proporcionar avisos certeros en caso de incendio o de presencia de cualquier otra masa de partículas que se pretenda detectar.

El sistema descrito en P20 1100914 tiene capacidad para Identificar, pero esta capacidad se puede mejorar y a esto, entre otras cosas, se dedica la presente solicitud de patente.

Se establecen vanos métodos básicos para mejorar la capacidad de Identificación de la invención descrita en P201100914:

Á Utilizar distintos tipos de cámaras para Identificación de la Diana: infrarrojas, termográficas, día-noche, con vídeo-sensor, con análisis inteligente de imágenes, etc.

Á Combinar varias cámaras diferentes en un mismo sistema, en modo redundante. Á Utilizar un espectrómetro que ofrece la capacidad de Identificar las partículas que componen la masa en suspensión. Á Utilizar polarizadores, que se aplican secuencialmente para Identificar la Diana.

Á Utilizar los datos proporcionados por una estación meteorológica local para modificar los criterios de Detección e Identificación de las posibles Dianas.

Á Utilizar cualquier combinación de los elementos anteriores formando sistemas redundantes, cada uno de los cuales ofrece una información complementaria. La combinación de todos ellos ofrece una Identificación certera de la Diana.

Otro aspecto de la patente P201100914 que se pretende ampliar es el que se refiere a la resistencia de la invención para soportar las perturbaciones mecánicas a las que puede estar sometida. La invención normalmente se instalará sobre un poste a una cierta altura. Debe orientarse hacia el Norte (azimut igual acero) , o hacia cualquier otro punto cardinal predeterminado, y nivelarse perfectamente para poder proporcionar las coordenadas de la Diana con precisión. Una vez vez posicionada, la invención debe estar razonablemente libre de vibraciones y perturbaciones mecánicas para poder funcionar con fiabilidad. Las rachas de viento fuerte pueden ocasionar que la unidad vibre, lo que podría falsear las medidas realizadas.

Los parámetros que determinan la estabilidad mecánica de la invención son: Á Posición: La invención debe saber en qué coordenadas terrestres se encuentra. 10 Á Orientación: La invención debe conocer con exactitud cual es la dirección correspondiente a azimut cero (el Norte) .

Á Nivelación: La invención debe estar debidamente nivelada, de modo que su eje vertical coincida siempre estrictamente con el del campo gravitatorio terrestre. Una adecuada nivelación permite determinar el

cénit de la Diana.

Á Vibración: La invención no debe vibrar o, si lo hace, debe disponer de mecanismos de compensación de la vibración. La vibración puede ser tanto lineal como torsional.

Á Dilatación: La invención, sobre todo su parte óptica, debe mantenerse a una temperatura relativamente estable para evitar una dilatación/contracción térmica excesiva. Los cambios en la geometría del sistema óptico modifican la capacidad de la invención para detectar la radiación dispersada.

En la presente solicitud de patente se establecerán mecamsmos para compensar las posibles perturbaciones mecánicas a las que pudiera estar sometida la invención.

Por último, en la patente P20 11 00914 se menciona el hecho de que la invención puede utilizarse para la detección de otras masas de partículas que no sean el humo generado en incendios forestales, como puede ser (lista no exhaustiva) :

plantas industriales en las que se produzca combustión 2 plantas generadoras de energía 3 almacenes nucleares 4 escapes en plantas químicas silos de cereales 6 aserraderos y otras industrias madereras o papeleras 7 plantas petroquímicas 8 puertos y astilleros 9 oleoductos y gaseoductos detección de incendios en polígonos industriales 11 o, en general, para cualquier aplicación en la que se pretenda detectar la emisión o fuga de cualquier masa de partículas en suspensión en la atmósfera.

La presente solicitud de patente también pretende, entre otras cosas, concretar el uso de la invención para detectar las masas de polvo que generan las personas, animales u objetos móviles al desplazarse por terrenos polvorientos (desiertos, caminos no asfaltados, etc.) . Esto tiene aplicación en la vigilancia de fronteras o en la detenninación del movimiento de tropas en misiones militares.

En resumen, la presente solicitud de patente persigue un triple objetivo: Á Establecer medidas y procedimientos para mejorar la capacidad de discriminación e Identificación de la invención presentada en P20II00914 Á Establecer mecanismos que aumenten la invulnerabilidad de la invención frente a perturbaciones mecánicas. Á Definir una nueva aplicación de la invención para que pueda detectar el movimiento de personas, animales o cualquier otro objeto móvil en un entorno polvoriento, mediante la detección de las nubes de polvo que éstos levantan en su movimiento.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En la descripción de la presente invención se utilizarán las siguientes definiciones:

Á ÁREA BARRIDA: Se denomina Área Barrida a la zona geográfica que queda cubierta por la invención, es decir, aquella zona en la que la radiación dispersada por la Diana tiene la suficiente intensidad para ser captada por la invención. En general, corresponderá a una superficie aproximadamente circular, o a un sector circular.

Á CENTRO DE CONTROL: Se considera el lugar donde se reciben los avisos de detección de incendios o fuga de contaminantes, y desde el cual se coordinan las operaciones que deban ponerse en marcha para evitar las consecuencias del incidente. En el Centro de Control existe un computador con software adecuado para hacer las funciones de comunicación, control y coordinación de todos los equipos que componen el sistema descrito en esta invención. Desde el Centro de Control se puede también tomar el control manual de las unidades de que consta la invención.

Á CÓDIGO: Es una secuencia de bits de que consta la señal que se emite desde el emisor. Dependiendo de la aplicación, la radiación electromagnética...

1. Sistema de detección automática de partículas en suspensión basado en la captación de la radiación electromagnética dispersada por éstas, caracterizado por tener generación interna de la propia fuente de radiación electromagnética singular.

2. Sistema de detección automática de partículas en suspensión basado lOen la captación de la radiación electromagnética dispersada por éstas, en todo de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizado porque proporcionan las coordenadas terrestres de la diana sobre la base de las coordenadas del propio emplazamiento de la invención.

3. Sistema de detección automática de partículas en suspensión basado en la captación de la radiación electromagnética dispersada por éstas, en todo de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque mejora la identificación por la integración de elementos auxiliares:

a) distintos tipos de cámaras para Identificación de la Diana: infrarrojas, termográficas, día-noche, con vídeo-sensor, con análisis inteligente de imágenes. Las cámaras pueden estar

combinadas en un mismo sistema. b) Espectrómetro.

c) polarizadores, que se aplican secuencialmente. d) datos proporcionados por una estación meteorológica local. e) cualquier combinación de los elementos anteriores formando

sistemas redundantes, cada uno de los cuales ofrece una información complementarla. Estos elementos auxiliares se ponen en funcionamiento una vez que se produce la Detección y por la disposición de elementos redundantes que determinan características distintas y complementarlas de la Diana (composición química, especie química, estado de agregación, temperatura, densidad, velocidad, tipo de partícula, tamaño de partícula, color, densidad óptica, coeficiente de absorción, actividad óptica, matriz de polarización, constante dieléctrica) .

4. Sistema de detección automática de partículas en suspensión basado en la captación de la radiación electromagnética dispersada por éstas, en todo de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incorpora mecanismos y procedimientos para inmunizarse frente a las perturbaciones mecánicas. Los parámetros que determinan la estabilidad mecánica y los elementos con que se compensará su posible fallo son:

a) Posición: La invención debe saber en qué coordenadas terrestres se encuentra, para poder expresar las de la Diana en función de aquellas. Para obtener esta información se integrará un receptor GPS en el cuerpo de la invención.

b) Orientación: La invención debe conocer con suficiente exactitud cual es la dirección correspondiente al azimut cero (el Norte) , para poder medir el azimut de la Diana respecto del origen. Se integrará un magnetómetro en la invención para determinar la dirección del Polo Norte Magnético de la Tierra.

c) Nivelación: La invención debe estar debidamente nivelada, de modo que su eje vertical coincida siempre estrictamente con el del campo gravitatorio terrestre. Una adecuada nivelación permite determinar el cénit de la Diana respecto a la dirección de dicho campo gravitatorio. Se integrará un inc1inómetro en la invención para conocer en todo instante la vertical correspondiente a la gravedad.

d) Estatismo: La invención debe permanecer relativamente estática durante la Detección de la Diana. No debe vibrar ostensiblemente o, si lo hace, debe disponer de mecanismos que compensen los efectos de dicha vibración. Se integrarán en la invención acelerómetros que midan la vibración lineal y giróscopos que determinen el movimiento torsional.

e) Dilatación: La invención, sobre todo su parte óptica, debe mantenerse a una temperatura relativamente estable para evitar una dilatación/contracción térmica excesiva. Los cambios en la geometría del sistema óptico afectan a la capacidad de la invención para detectar la radiación dispersada, tanto en la parte Receptora como Emisora. Se integrará en la invención un termómetro para medir continuamente su temperatura interior y

un mecamsmo para compensar la dilatación! contracción que pudiera sufrir el sistema óptico.

5. Sistema de detección automática de partículas en suspensión basado en la captación de la radiación electromagnética dispersada por éstas, en todo de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque detecta las nubes de polvo generadas por personas, animales, vehículos o cualquier otro cuerpo que se mueva en un entorno seco y polvoriento, puesto que esta nube de polvo constituye una diana, que será detectada e identificada por el sistema, dado que la nube de polvo provoca la dispersión de la radiación emitida.

6. Sistema de detección automática de partículas en suspensión basado en la captación de la radiación electromagnética dispersada por éstas, en todo de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque puede funcionar tanto en modo autónomo como en asociación con otros equipos similares para formar grandes sistemas asociados de Detección e Identificación de Dianas.

HSEM por enclmII de la 11II41II del hortzonte

-. -~.

---, ---'

ANTES DE LA DETEcclON

HSEM co.w-con una nube de polvo Invención .1twKIa encima de una torreta DETECCIÓN DE NUBE DE POlVO

FIGURA 1

CDER: CONFIGURACIÓN EN EMISOR Y RECEPTOR UNIFICADOS

CDER 4 .....•

\C::

CDE-CDR: CONFIGURACIÓN EN EMISOR Y RECEPTOR SEPARADOS

/ COE .:••6

CDER-CDR: CONFIGURACiÓN MIXTA EN ASOCIACIÓN

FIGURA 2